近30年珠江口内伶仃洋洪季最大浑浊带的变化特征

杨江平+刘文涛

摘 要：利用广州海洋地质调查局2003年6月和2012年7月在珠江口内伶仃洋所获取的悬浮物浓度及地形地貌资料，结合历史相关研究成果等资料，分析了研究区最大浑浊带近30年以来洪季期间空间及形态上的长期发展与变化特征。结果显示，自1978年以来，内伶仃洋海域最大浑浊带洪季表现出南段整体向南移且向东南扩进，而北段相对位置变化不大，浑浊带由呈NE-SW向延伸的连续状逐渐演变成多个独立的分布区。研究认为区域西岸河道不断延伸、岸线整体向东南逼进及局部径潮比增大是造成最大浑浊带不断发生变化的主要原因。

关键词：内伶仃洋 最大浑浊带 洪季 变化特征

整个珠江三角洲东南部伶仃洋区域周围座落有香港、深圳等经济较为发达的城市，致使该区航运、渔业等人类活动频繁。目前伶仃洋已拥有多条非常重大的航运水道，已成为珠江最大的出海通道。除了人类活动的影响，即使在经潮流等自然环境条件的作用下内伶仃洋河口湾内也在不断淤浅，已严重威胁到水道的航运能力，国家政府每年投入大量人力物力进行航道的疏浚维护，耗费巨大。因河口的冲淤现状与该河口最大浑浊带息息相关，通过对内伶仃洋近几十年年以来最大浑浊带空间位置及形态特征的探讨研究，不仅有利于区域航道的科学维护与治理，而且为伶仃洋未来的整体规划治理提供一定的科学依据。

河口最大浑浊带主要特征是含沙量明显高于其上游和下游的地区，是河口区域存在的一种特殊现象，其最早的提出是在1938年有关法国吉伦特河口最大浑浊带的报道，国内涉及最早的是上世纪八十年代沈焕庭等对长江河口最大浑浊带变化规律及其成因进行的初步研究。1986年田向平首次对伶仃洋最大浑浊带的短周期变化特征及形成主要原因进行了初步研究认识，2004年Wai等进一步研究探讨了伶仃洋最大浑浊带的形成机制，2010年张蔚等研究了伶仃洋河口洪季悬沙浓度的潮周期变化过程及其分布特征，而至今对伶仃洋河口最大浑浊带长周期的发展变化特征研究比较缺乏。

1.研究范围

珠江为中国第三大河流，上集三江，下通八口，位于中国南部，流域降雨量充沛，尤其在洪季珠江径流量非常大，带来大量的悬浮泥沙入海，且大部分都在河口湾沉积。本文研究区位于珠江东四大河口入海的内伶仃洋区域，具体坐标范围为113°33′～113°55′E，22°20′～22°44′N。目前该区整体为喇叭形河口（图1），呈NNW-SSE走向，从湾顶沿西北岸线分布有虎门、焦门、洪奇沥门和横门四大口门。研究区北依广州、东莞，与内陆相接，东靠深圳，西傍中山、珠海，南连香港、澳门，直通大海。伶仃洋总体地形格局为“四滩三槽”，四滩是指西滩、中滩、东滩及南滩，三槽主要指西槽（伶仃水道）、东槽（矾石水道）及南槽（铜鼓水道），均为重要的航运水道要塞，其中铜鼓水道为人工挖掘水道。

2.研究资料及方法

本文主要研究资料：（1）主要收集了1978年7月洪季内伶仃洋悬浮浓度分布等历史文献资料，原始资料来自于当年广东省科委和水利部珠江水利委员会组织的伶仃洋水文调查，并且对大量有关研究区来水来沙、潮流等水动力环境方面的成果资料进行收集及总结；（2）选用广州海洋地质调查局分别在2003年6月和2012年7月在珠江口内伶仃洋水域实测的大量悬浮物浓度数据（表层30个和底层63个），调查站位均匀分布，以及研究区1978年、2003年及2012年地形地貌等资料。

利用各年代洪季的悬浮物浓度数据和地形等资料，应用surfer、CAD等软件进行数据整理分析，圈定出不同年代调查期研究区最大浑浊带区域。首先分析研究各时期洪季最大浑浊带的主要形态特征，进一步通过对比探讨其近30年以来的发展变化特征，并试分影响其变化的主要影响因素。最后，结合相关历史资料分析预测内伶仃洋最大浑浊带的变化趋势。

3.内伶仃洋洪季最大浑浊带变化特征

3.11978年洪季浑浊带区

分析该年度洪季调查期间涨潮期、落潮期的悬浮物浓度等值线平面分布图，均明显发现在河口靠海方向附近海域存在悬浮浓度高值中心，而涨潮期间的悬浮浓度高值中心比落潮期间稍有北移。通过矢量叠加两张图后综合选定浓度大于上下游的区域，以浓度梯度变化较大处的等值线为边界圈定最大浑浊带可能存在的范围。据前人研究所知伶仃洋洪季最大浑浊带随着涨落潮的短周期变化在上下游会不断移动变化，涨潮时向上游移动，落潮时向下游移动，移动范围约在2～5km之间。

结果如图2，1978年洪季调查期最大浑浊带沿虎门、焦门、洪奇沥门及横门呈NE-SW向连续分布，北起虎门口外，南至淇澳岛附近海域；区域浓度范围在80～300mg/L之间，无论是涨落潮整个区域的悬浮物浓度最高值中心均在淇澳岛正北部，达160mg/L以上，这主要是由于淇澳岛东西压力差形成的局部环流而造成；最大浑浊带上下界距离约在10～15km之间变化，范围较大，整个西滩被覆盖，上边界分别达4个口门海域；因洪季较强径流作用，正对口门处边界向外海凹进，下边界东北部抵至福永镇西侧海域，西南部可达淇澳岛以东海域，总体形状似“S”形，东北凹西南凸，其原因为东部潮流作用较强，而西部主要以河流作用占主导。3.22003年洪季浑浊带区

利用研究区实测悬浮物浓度数据分别作表、底层的等值线平面分布图，然后对其进行矢量叠加后综合划定该年度调查期间的最大浑浊带区。由于作平面分布图时并没有考虑涨落潮的影响，因此其综合得出的高悬浮浓度区仅整体代表的亦是内伶仃洋最大浑浊带存在的主要活动范围区域。

结果如图3，研究区底层悬浮物浓度高值区位于十九涌以东、福永镇以西海域，总体上呈由北向南减小的趋势，而表层悬浮物浓度高值区分别位于淇澳岛东北附近海域和福永镇以西海域，总体上呈由北向南、由西向东递减的趋势。删除局部极高浓度值258mg/L，表层悬浮物浓度范围在9.2～96.2mg/L之间，底层浓度范围在10～65.6mg/L之间。除淇澳岛附近海域表层悬浮物含量较高外，大部分水域底层悬浮物含量高于表层，且整体表现为西部悬浮物浓度大于东部。因此，该年度调查期间的区域最大浑浊带主要分为西南和东北两个区，东北浑浊带区在虎门和焦门口外，主要位于龙穴岛东南及十九涌与福永镇之间海域，悬浮物浓度范围在40～93mg/L之间，底层悬浮物浓度整体大于表层；而西南浑浊带区在洪奇沥门和横门口外，主要位于淇澳岛附近海域，浓度范围在50～96.2mg/L之间，表层悬浮物浓度整体大于底层。endprint

如图4，通过对比发现2003年洪季内伶仃洋最大浑浊带区较1978年整体有所缩减，且从呈NE-SW向延伸的连续条带状逐渐演变成为两个独立的浑浊带区，即东北部浑浊带区和西南部浑浊带区。经整体对比，东北浑浊带区较早期有所南移，而西南浑浊带区除稍有南移以外，并有向东南扩进的趋势，最大高值区位于淇澳岛东北附近海域。同样，浑浊带的上边界均逼近各个口门附近海域，较1978年整体随西岸线向东南（向海）压退，另外该年度调查时期最大浑浊带的浓度范围值远低于1978年的同一时期。

3.3 2012年洪季浑浊带区

同样利用该年度研究区实测悬浮物浓度数据分别作表、底层的等值线平面分布图，进行矢量叠加后综合划定该年度调查期间的最大浑浊带区域。

结果如图5，研究区表、底层悬浮物浓度分布显示均存在多个相同的高值区，对应很好，分别位于龙穴岛以东、大小铲岛西南、内伶仃岛以东及淇澳岛附近海域，总体呈由北向南先降低后增高再降低的分布趋势，而西部悬浮物浓度整体依然大于东部。底层的悬浮物浓度范围在4-85mg/L之间，表层悬浮物浓度范围在10-99mg/ L之间，通过对所有调查站位的单个对比统计，发现东部槽沟区域的底层悬浮物浓度多大于表层，而西部西滩区域则是表层的悬浮浓度整体较大，这与内伶仃洋“东部以潮流控制为主，西部以径流控制为主”的水动力环境形势紧紧相关。因此，该年度调查期间最大浑浊带区为多个相互独立的区域，分别为东北区、西南区及东南区：东北区在虎门与焦门口外，主要位于龙穴岛东侧海域，悬浮物浓度范围在40～52mg/L之间；西南区在洪奇沥门与横门口外，主要位于淇澳岛东北及东南附近海域，浓度范围在40～99mg/ L之间；东南区远离口门，位于内伶仃洋主要的潮汐通道口门，悬浮物浓度范围在40～62mg/L之间，由于此浑浊带区范围较小，并且均位于沟槽附近的浅滩之上，加上随着西岸线向东南方向的淤进，内伶仃洋从原来的漏斗型逐渐演化成为喇叭型河口湾，从而导致东部潮流动力作用逐渐加强，致使在潮流动力较强的潮汐通道口门附近形成了类似的局部浑浊带区。

如图6所示，近10年来内伶仃洋洪季浑浊带区继续保持了多个独立的分区，除了西南和东北两个浑浊带区以外，在位于内伶仃岛东侧及大铲岛西南的海域亦出现了浑浊带区。其中，西南浑浊区继续稍有向南移，而东北浑浊带区由于东部潮流动力的加强，而向北推进。另外，西南浑浊带区浓度范围值变化不大，而东部浑浊带区整体有所降低。如图7所示，近30年以来最大浑浊带从连续条带状变成了多个独立的且相对范围较小的浑浊带区，东部位于北侧的浑浊带区域位置整体变化不大，其西南部浑浊带区整体向南移及向东南逼进。其次研究区浑浊带浓度值整体呈降低趋势，其极可能与珠江上游水库的逐渐建成和森林覆盖率增大相关，因流域来沙减少所导致。

4.伶仃洋浑浊带变化主要影响因素及演变预测

4.1最大浑浊带形成机制研究

早期，田向平认为重力环流、泥沙的絮凝作用和潮流冲刷引起泥沙再悬浮是形成内伶仃洋最大浑浊带的三大要素；其中，重力净环流是主要原因，上游水体整体向下游方向流动，下游水体整体向上游方向流动，导致上游河流带来的泥沙与下游潮流带来的再悬浮泥沙在中间某点汇聚，而由流场幅合产生的上升流又使该处的悬沙不易落淤，形成区域悬浮物浓度比上下游均较大，此为河口最大浑浊带形成的动力机制。另外，由于潮汐作用，该点随之作上下游的来回摆动，便在河口常形成范围较为广泛的最大浑浊带区域。Wai等研究同样认为重力环流是内伶仃洋西部最大浑浊带形成的主要原因，而东部最大浑浊带主要是泥沙再悬浮作用引起，另外离口门较近的浑浊带形成与河流在河口大量泄沙息息相关，如本文前面主要提到的浑浊带区，而离口门较远的浑浊带则主要由于重力环流、泥沙再悬浮作用及斯托克斯漂移等综合作用下而形成，如内伶仃岛、大铲岛附近所形成的局部浑浊带。

综上所述，水动力环境条件对区域最大浑浊的影响起至关作用，而作为侧边界的岸线、底边界的水下地形、上动力边界的口门径流及下动力边界的湾口潮流等变化将对整个伶仃洋水动力环境影响较大。因此，该区最大浑浊带的特征变化主要与河口位置及岸线变化、径流及潮流作用强弱变化等极其相关。

4.2河口位置及岸线变化影响

内伶仃洋西北四大口门不断来水来沙，其中焦门、洪奇沥门及横门三大口门从西滩入海，大量泥沙落淤于此，外加人类围垦活动的综合影响，导致西滩三大口门位置及整体岸线变化较大。结果如表1、图8，上世纪80年代以来，鸡抱沙围垦将焦门入海水道一分为二，即凫洲水道和龙穴南水道两支，横门入海水道亦被分为南北槽两支，其北支与洪奇沥门水道交汇于老河口。至2012年，除虎门以外三大口门位置发生了巨大变化，焦门（北支）河道延长5.2km，河流入海方向由SEE变为E，向北偏转25°，与虎门流域水沙在虎门口汇合一起流向川鼻水道；焦门（南支）河道延长21.1km，入海方向由SEE变为 SSE，向南偏转51°；洪奇沥门河道延长10.5km，入海方向由SE变为SSE，向南偏转31°；横门（北支）河道延长10.4km，入海方向由E变为SSE，向南偏转66°，与洪奇沥在其老河口处相汇，一定程度上致使新延伸水道和新口门处的水沙量变大；横门（南支）河道延长7.6km，入海方向由E变为SSE，向南偏转73°，水沙直接流向淇澳岛西侧海域。另外，岸线变化分区段讨论，以较老岸线作为基准线，垂直基准线延伸至最新岸线之间的距离作为本文统计分析的变化距离，得出其变化最大的区段依然在内伶仃洋西岸三大口门区域，向海推进距离变化在1.7～13.7km之间，北段焦门（南支）口附近变化最大，西岸线从近S-N向逐渐演变为SW-NE向延伸，整体呈顺时针旋转，西滩北部大部分已成为陆地。总而言之，近30年来西滩三大口门入海水道向海延长及其河口位置向南移，河流入海方向逐渐向南偏转，整体致使西岸北部岸线向海推进。endprint

2004年傅德建等研究认为河口形状会对区域最大浑浊带的形成及变化产生一定影响，假设水流速度不变而河道及河口变窄将致使径流入海速度相对加快大大抵制河口段盐水入侵，河口最大浑浊带形成区将下移。因此，研究区河口位置逐年外移，河道延长，河流水沙入海卸沙点整体向南移，加上受人类修建影响使新延伸河道及河口附近岸线相对窄深且平直（图8），其将直接导致内伶仃洋河口最大浑浊带的整体外移。

4.3最大浑浊带形成机制研究

上游顺流而下的淡水与下游入侵的咸水在河口附近混合，相反方向运动的水体在滞留点处动力相互减弱或抵消，将造成大量泥沙在此聚集而形成河口最大浑浊带。因此，当径流作用增大，潮流作用相对减弱则会导致滞留点下移，相反则滞留点将上移，直接影响河口浑浊带的位置变化。为了更好的分析径、潮流作用共同对河口最大浑浊带变化的影响，引入径潮比参数（净泄量/涨潮量），其是衡量径流与潮流强弱的一个很好参数。

二十世纪以来，珠江东四大口门的分流比整体较上世纪七八十年代大，并且东四大口门的洪季分流比也越来越大，说明珠江洪季时期东四大口门的径流作用相对增大。如图9所示，除了内伶仃洋本身的自然淤积外，加上频繁的人类围垦造陆等活动，其大大地缩减了伶仃洋的纳潮面积，以高潮线为基准计算近30年来纳潮面积共约减少301km2，内伶仃洋海域从原来的漏斗型逐渐变成喇叭型，具体表现在内伶仃洋的水域面积、水体容积和过水面积的整体不断减小。其次，随着西部口门河道的不断延伸会相应的削弱区域潮汐作用，尤其西滩水域面积减小最快，致使该区的最大平均涨、落潮量都呈逐渐减小的趋势。因此，研究区整体净泄量逐渐增大，而涨、落潮量逐渐减小，潮汐作用减弱，表现出洪季径潮比总体呈增大趋势，从表2历史实测数据也可看出其增大的变化趋势。变化主要表现在西滩南部三大口门附近海域。除此之外，西滩延伸河道顺直且窄，加上河口附近发育的浅滩迫使潮流北上受阻，导致区域盐水不易入侵口门之内，径流受海水顶托作用减弱，致使河口径流作用相对增强。以上多方面原因直接导致了伶仃洋西滩河口区最大浑浊带的整体向南移及向东南扩进。

由于人类挖沙等活动，导致东西水槽局部水深增加，加上西滩潮流作用减弱，一定程度上增大了内伶仃洋海域中东部地带的潮流作用，继续保持了伶仃洋潮流动力作用“东强西弱”的总体形势。因焦门北主支和虎门径流共同进入龙穴水道，东部径流作用亦较强。所以直接导致内伶仃洋东部最大浑浊带位置变化范围越来越大很大，其较大的移动距离容易使调查结果表现出多个独立的浑浊带区。

5.结语

内伶仃洋洪季最大浑浊带主要沿西岸分布，整体呈NE-SW向延伸，大致与西岸线平行。1978年最大浑浊带总体呈连续条带状，北起虎门口外，南至淇澳岛以北海域。后因焦门南支、横门、洪奇沥门河道不断向东南延伸，局部区域径潮比增大，导致2003年最大浑浊带相对1978年表现出其西南段整体向南移且向东南扩进，而东北段相对位置变化不大，形成两个独立的主要浑浊带区。至2012年，西岸线继续向东南海域逼进，整个内伶仃洋海域逐渐形成了较为规则的喇叭型河口，局部潮流动力作用发生变化，研究区形成了多个独立的浑浊带区。

研究区西岸河道不断延伸、岸线整体向东南逼进及局部径潮比增大是造成最大浑浊带不断发生变化的主要原因。

参考文献：

[1]Glangeaud，L.，Transport of Sedimentation Chlans lestuare et lembouchure de La Girronde， Bulletin of Geolog ical Society of France，1938，8：599-630.

[2]沈焕庭，茅志昌，谷国传，等.长江口盐水入侵的初步研究一兼谈南水北调[J].人民长江，1980，20-26.

[3]田向平.珠江河口伶仃洋最大混浊带研究[J].热带海洋，1980，28-34.

[4]O.W.H Wai，C.H Wang，Y.S Li.etc， T he for m ation m ech anisms of turbidity maximum in the Pearl River estuary，China[J].Marine Pollution Bulletin，2004，441-448.

[5]张蔚，徐郑，董雪，等.伶仃洋洪季悬沙分布特征及变化过程分析[J].中山大学学报，2001，40（2），22-28.

[6]沈汉堃，陈丽棠，黄希敏等.伶仃洋潮流动力与湾口形态的关系[J].人民珠江，2005，24（2），97-98.

[7]徐君亮，陈琴德，李永兴，等.珠江口伶仃洋的水文特性[M].广东广州：广州地理研究所，1982.

[8]沈鸿金，王永勇.珠江泥沙主要来源及时空变化初步分析[J].人民珠江，2009，（2）：39-42.[9]傅德健，朱建荣，沈焕庭，等. 河口形状对最大浑浊带形成的影响[J].华东师范大学学报，2004，4（4），72-77.

[10]沈焕庭，贺松林，潘定安等.长江河口最大浑浊带研究.地理学报，1992，47（5）：272-279.[11]姚冬静.近几十年人类活动影响下伶仃洋动力及滩槽演变数值模拟[D].广东广州：中山大学，2006，12-22.

[12]邓俊杰.三十年伶仃洋地形演变及其动力变化与潮波传播特性[D].广东广州：中山大学，2010，5-74.

[13]成忠理.珠江三角洲网河区及八大口门水文情势年代变化分析[J].中山大学学报，2001，40（2），29-30.endprint